最新常用低压电器与可编程序控制器第9章PPT课件.ppt
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1、常用低压电器与可编程序控常用低压电器与可编程序控制器第制器第9章章第9章 可编程序控制器通信系统简介 9.1 数据通信基础数据通信基础 9.1.1 并行通信与串行通信并行通信与串行通信 数据通信主要采用并行通信和串行通信两种方式。1并行通信并行通信 并行通信时数据的各个位同时传送,可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快,但用的通信线多,成本高,故不宜进行远距离通信。计算机或PLC各种内部总线就是以并行方式传送数据的。第9章 可编程序控制器通信系统简介 第9章 可编程序控制器通信系统简介 第9章 可编程序控制器通信系统简介 第9章 可编程序控制器通信系统简介 第9章 可编程序控制器通信系统简
2、介 第9章 可编程序控制器通信系统简介 第9章 可编程序控制器通信系统简介 9.1.3 奇偶校验与循环冗余校验奇偶校验与循环冗余校验 1奇偶校验奇偶校验 在进行奇偶校验时,发送端按照事先约定的校验方式,在所发送的每个字符最高位之后附加一个奇偶校验位。这个校验位可为“1”或“0”,以便保证整个字符为“1”的位数符合约定。发送端按照奇或偶校验的原则编码后,以字符为单位发送。接收端按照相同的原则检查收到的每个字符中“1”的位数。如果为奇校验,发送端发出的每个字符中“1”的位数为奇数;若接收端收到的字符中“1”的位数也为奇数,则传输正确,否则传输错误。第9章 可编程序控制器通信系统简介 2循环冗余校验
3、循环冗余校验(CRC)循环冗余校验以二进制信息的多项式表示为基础。它的基本思想是:在发送端给信息报文加上CRC校验位,构成7个特定的待传报文,使它所对应的多项式能被一个事先指定的多项式除尽。这个指定的多项式称作生成多项式。由发送方和接收方共同约定。接收方收到报文后,用来检查收到的报文,即用去除收到的报文多项式,如果可以除尽,就表示传输无误,否则说明收到的报文不正确。CRC校验具有很强的检错能力,并可以用集成电路芯片实现,是目前计算机通信中使用最普遍的校验码之一。PLC网络中广泛使用CRC校验码。第9章 可编程序控制器通信系统简介 9.1.4 RS-232C、RS-422/RS-485串行通信接
4、口串行通信接口 1RS-232C串行通信接口串行通信接口 RS-232C是1969年由美国电子工业协会EIA公布的串行通信接口。RS(Recommended Standard)是英文“推荐标准”的缩写,232是标识号,C表示修改的次数。它规定了终端设备(DTE)和通信设备(DCE)之间的信息交换的方式和功能。早期RS-232C主要用于公用电话网的通信,通信双方通过Modem连接到电话网进行远距离通信。现在微机系统可以直接通过RS-232C口进行通信。目前几乎每台计算机和终端设备都配备了RS-232C接口。第9章 可编程序控制器通信系统简介 1)RS-232C接口标准的电平信号接口标准的电平信号
5、 RS-232C接口标准的电平信号(EIA电平)不同于TTL电平。标准的逻辑“1”电平在-5-15 V之间,逻辑“0”电平在+5+15 V之间。串行接口能够识别的逻辑“1”小于-3 V,而逻辑“0”则大于+3 V,显然在-3 V和+3 V之间有一段不稳定的电压区间。另外,串行接口的空载输出电压可达-25 V或+25 V。在设计与RS-232C接口连接的设备接口电路时,其输入端应能承受这个电压信号。第9章 可编程序控制器通信系统简介 2)RS-232C接口物理连接器接口物理连接器 每个RS-232C接口有两个物理连接器(插头)。实际使用时,计算机的串口都是公插头,而PLC端为母插头,与它们相连的
6、插头正好相反。连接器规定为25芯,实际使用9芯连接器就够了,所以,近年来多用9芯的连接器。一般微机多配有两个RS-232C串口,25芯或9芯的连接器。第9章 可编程序控制器通信系统简介 3)PLC上的上的RS-232C口口 PLC上的RS-232C口有三种形式:(1)PLC的CPU单元内置RS-232C口,通信由CPU管理。(2)PLC的CPU外设端口经通信适配器转换而形成RS-232C口。(3)在PLC的通信板或通信单元上,设置有RS-232C口。如OMRON的Host Link单元中有的就设置了RS-232C口。第9章 可编程序控制器通信系统简介 4)常见RS-232C端口信号 表9-1
7、IBM PC/AT 25芯RS-232C口 第9章 可编程序控制器通信系统简介 表表9-2 IBM PC/AT 9芯芯RS-232C口口 第9章 可编程序控制器通信系统简介 表9-3 PLC 9芯RS-232C口 第9章 可编程序控制器通信系统简介 图9-2 RS-232C口的连接方法(a)IBM PC与PLC RS-232C口的连接;(b)PLC与PLC RS-232C口的连接 第9章 可编程序控制器通信系统简介 5)RS-232C的不足之处的不足之处 RS-232C的电气接口是单端、双极性电源供电电路。RS-232C有许多不足之处,主要表现为:(1)数据传输速率低,最高为20 kb/s。(
8、2)传输距离短,最远为15 m。(3)两个传输方向共用一根信号地线,接口使用不平衡收/发器,可能在各种信号成分间产生干扰。为了解决这些问题,EIA推出RS-449标准,对上述缺点加以改进。目前工业环境中广泛应用的RS-422/RS-485就是在此标准下派生出来的。第9章 可编程序控制器通信系统简介 2RS-422/RS-485串行通信接口串行通信接口 RS-422和RS-485电气接口电路采用的是平衡驱动差分接收电路,其收和发不共地,这样可以大大减少共地所带来的共模干扰。RS-422和RS-485的区别是,前者为全双工型(即收和发可同时进行),后者为半双工型(即收和发分时进行)。由于RS-23
9、2C采用单端驱动非差分接收电路,因此在收和发两端必须有公共地线,这样当地线上有干扰信号时,会当作有用信号接收进来,故不适于在长距离或强干扰的条件下使用。而RS-422/RS-485驱动电路相当于两个单端驱动器,当输入同一信号时其输出是反相的,故如有共模信号干扰,接收器只接收差分输入电压,从而可大大提高了抗共模干扰能力,所以可进行长距离传输。第9章 可编程序控制器通信系统简介 表表9-4 RS-232C、RS-422和和RS-485的性能参数对照表的性能参数对照表 第9章 可编程序控制器通信系统简介 普通微机一般不配备RS-422、RS-485口,但工业控制微机多有配置。普通微机欲配备上述两个通
10、信端口,可通过插入通信板予以扩展。在实际使用中,有时为了把距离较远的两个或多个带RS-232C接口的计算机系统连接起来进行通信,或组成分散型系统,通常用RS-232C/RS-422转换器把RS-232C转换成RS-422,然后再进行连接。PLC的不少通信单元带有RS-422口或RS485口,如Host Link单元的LK202带RS-422口,PLC Link单元LK401带RS-485口。第9章 可编程序控制器通信系统简介 3通信介质通信介质 目前普遍使用的通信介质有双绞线、多股屏蔽电缆、同轴电缆和光纤电缆。双绞线是把两根导线扭绞在一起,可以减少外部的电磁干扰。如果用金属织网加以屏蔽,则抗干
11、扰能力更强。双绞线成本低、安装简单,RS-485口多用它。多股屏蔽线是把多股导线捆在一起,再加上屏蔽层,RS-232C、RS-422口要用此电缆。第9章 可编程序控制器通信系统简介 同轴电缆共有四层。最内层为中心导体,导体的外层为绝缘层,包着中心导体,再向外一层为屏蔽层,最外一层为表面的保护皮。同轴电缆可用于基带(50 电缆)传输,也可用于宽带(75 电缆)传输。与双绞线相比,同轴电缆传输的速率高、距离远,但成本相对要高。光纤电缆有全塑光纤电缆、塑料护套光纤电缆和硬塑料护套光纤电缆。光缆与电缆相比,价格较高,维修复杂,但抗干扰能力很强,传输距离也远。第9章 可编程序控制器通信系统简介 9.2
12、OMRON PLC的通信与扩展的通信与扩展 9.2.1 通信与扩展系统简介通信与扩展系统简介 1.I/O扩展扩展 OMRON PLC提供了两种I/O扩展方式。一种采用扩展I/O总线技术,30点、40点的主机最多可连接3台I/O扩展单元。但对于中、大型机,如C200H等机型来说,则可用扩展I/O连接电缆将I/O扩展机架连接到CPU单元所在的安装机架上。此种连接最多可连接两个扩展机架到一个CPU机架上,且为串联方式,两机架之间最大距离为10 m,但CPU与最远的扩展机架之间的距离不能超过12 m。扩展机架上不需安装CPU单元,但需安装扩展电源单元以便给机架供电。第9章 可编程序控制器通信系统简介
13、另一种扩展方式采用远程I/O系统,将扩展机架用双绞线或光纤等其他通信介质与主机架或其他扩展机架相连。这种连接方式需要在每个机架中增加一个远程I/O单元,采用的是串行通信技术,如图9-3所示。每个CPU单元最多可配置两个远程I/O主单元,一个系统中最多可配置5个远程I/O从单元。第9章 可编程序控制器通信系统简介 图9-3 PLC I/O扩展 第9章 可编程序控制器通信系统简介 远程I/O扩展方式通常采用RS-485通信接口,电缆总长度不应超过200 m。在需要更长的通信距离时或在干扰比较大的场合下,可采用通信适配器或光纤通信来加以解决。I/O扩展方式为用户扩展系统的规模和I/O点数、合理布置系
14、统、减少布线和I/O信号电缆的数量及长度提供了一种经济而有效的解决方案。第9章 可编程序控制器通信系统简介 2.链接系统链接系统 OMRON PLC提供的链接系统,即 SYSMAC Link系统是OMRON PLC的一种专用网络系统,由上位机链接(Host Link)系统、PLC链接(PLC Link)和I/O链接(I/O Link)三级系统组成,如图9-4所示。SYSMAC Link系统为用户提供了一种方便快捷的系统互联与集成的方法。通过Host Link系统,PLC系统中的PLC可以很方便地与上位机进行链接和信息交换。一方面可以通过上位机对与其相连的PLC进行编程组态,监视各PLC的运行状
15、态,可以给各PLC发布相应的控制和操作命令;另一方面,PLC系统中的各种I/O状态和实时数据可以实时地传送给上位机,可以与上位机中的控制程序协同工作。通过Host Link系统,上位机可作为整个PLC系统的工程师站和操作员站。第9章 可编程序控制器通信系统简介 图9-4 SYSMAC link系统 第9章 可编程序控制器通信系统简介 PLC Link系统为OMRON PLC之间的互联和协同提供了快捷有力的支持。PLC Link系统是一个NN型令牌总线网,长达2 KB的信息能以2 Mb/s的速率传输,以组成PLC控制网络。每台PLC能够安装两个或多个PLC Link单元,构成多个PLC Link
16、网络,以实现系统冗余或组成多级网络系统。每个PLC Link单元可连接多达 62个PLC。在远程I/O系统中,通过连接一个I/O Link单元到光纤远程I/O主单元的方法,可为大规模分布式控制系统设计I/O链路,并在多个PLC之间实现光纤数据交换。第9章 可编程序控制器通信系统简介 3.OMRON PLC串行通信串行通信 为了方便系统之间的互联和信息交换,OMRON PLC提供了丰富的串行通信功能。PLC CPU单元或专用串行通信单元提供了RS-232C或 RS-422/RS-485通用串行通信接口。通过串行通信接口可连接编程器、ASCII设备、显示终端、打印机和条码输入设备等外部设备,还可以
17、连接PLC、上位计算机及其他具有标准通信接口的设备。在指令系统和软件方面,OMRON PLC提供了专用通信指令,借助系统软件所提供的标准通信协议与所连接的设备进行信息交换。同时,OMRON PLC还提供了BASIC语言编程和通用通信协议宏功能,使用户可以根据所连设备的要求来编制通信程序或创建专用的通信协议,实现与所连设备的通信和信息交换。第9章 可编程序控制器通信系统简介 从理论上说,通过串行通信,OMRON PLC可以与所有具有RS-232C或RS-422/RS485接口的设备实现互联和信息交换。每台PLC能支持多达16个串行通信单元和一个串行通信板,每个单元或板提供两个端口,因此能连接多达
18、34个串行通信设备,通信速率可高达38.4 kb/s,信息长度可长达1000 B。另外,通过调制解调器(Modem)的连接以及串行通信,还可实现PLC的远程编程、监控及远程维护。第9章 可编程序控制器通信系统简介 4.网络系统网络系统 1)以太网以太网(Ethernet)OMRON PLC通过安装 Ethernet PCMCIA卡或 Ethernet单元即可实现以太网连接,与以太网中的计算机或编程器实现高速率数据通信和信息交换。网络中的计算机可实现对PLC系统的编程组态、系统监视及系统维护功能,同时通过以太网与管理信息系统及办公自动化网络连接,可实现控制与管理系统一体化。Ethernet单元支
19、持多达8个TCP/IP和UDP/IP的Socket接口,也支持OMRON开发的工厂自动化控制网络的指令/响应系统(FINS)信息、FTP文件传输和电子邮件,因此能将生产现场与产品管理连接起来。第9章 可编程序控制器通信系统简介 2)SYSMAC NET网网 SYSMAC NET网属于大型网,是光纤环网。它使用C模式或CV模式(FINS)指令进行信息通信,主要有大容量数据链接和节点间信息通信功能。它适用于地理范围广、控制区域大的场合,是一种大型集散控制的工业自动化网络。第9章 可编程序控制器通信系统简介 3)Controller Link网络网络 它是PLC一级的控制网络,采用双绞线或光缆连接,
20、具有网络结构简单、连接方便可靠等特点。它主要用于具有较大容量和较高速度,并执行主要控制程序的一级PLC之间的互连和通信,是OMRON PLC网络系统的核心。另外,Controller Link还可以与具有Controller Link支持板的计算机连接,构成Fins Gateway网关,使PLC能够以FINS指令与其他系统进行信息交换。第9章 可编程序控制器通信系统简介 4)器件网络器件网络(Device Net)器件网络主要用于连接在现场执行控制任务的PLC、I/O终端、I/O链接单元、显示终端及智能设备等现场器件。它采用现场总线技术,标准化、开放式结构,不仅允许OMRON PLC产品和设备
21、连入网络,还允许符合标准的非OMRON产品在同一网络中共存,进行互连和信息交换。第9章 可编程序控制器通信系统简介 5)CompoBus/S网络网络 它是一种现场高速I/O网络,是OMRON PLC系统网络中的最低一级网络,主要用于控制系统I/O通道设备,如I/O终端、远程I/O模块、传感器等的连接,在 PLC和被控对象之间传送I/O信息。第9章 可编程序控制器通信系统简介 9.2.2 通信与扩展系统的特点及性能对照通信与扩展系统的特点及性能对照 (1)方便、经济的I/O扩展功能以及系统的灵活配置,为中、小规模用户扩展系统规模和I/O点数提供了有力的技术支持。(2)Host Link系统使用户
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